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《在生物柴油合成中，可应用于不同功能的磁性纳米颗粒上》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-12-14

  • 以固定化脂肪酶作为生物催化剂生产生物柴油是一个很有前途的过程。固定化脂肪酶的性能主要由支撑材料和固定化方法决定。为了避免吸附和共价键合方法的不足，本研究开发了一种新型的异函数载体，以增强阴离子交换和减弱共价结合，以避免活性损失，提高固定化脂肪酶的稳定性。2,3-epoxypropyltrimethylammonium氯环氧和季铵组和戊二醛被嫁接到胺化了的磁性纳米颗粒(AMNPs)来生成一个新的矩阵,GEAMNP命名。然后通过阴离子交换与共价键结合，使其在GEAMNP上固定。用大豆油与甲醇进行酯交换，测试其活性。固定化BCL的活性回收率最高为147.4%，相应的酯交换活性比BCL粉的活性要高1.5倍。将固定化脂肪酶进一步用于生物柴油生产，以确定其可行性。在前12小时，脂肪酸甲酯的转化产量可以达到96.8%。此外，固定化脂肪酶，bcl - geamnp明显改善了操作稳定性，更好的可重用性和更高的酯类，而不是bcl - gamnp，其中MNPs仅在3 -氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛改性。

    ——文章发布于2017年11月28日

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  • 《纳米工具箱生产新型多功能磁性纳米颗粒》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2020-04-07
    • 利用磁性细菌，创新的生物材料很快就能制造出来。德克·舒勒博士教授为首的一批大学的微生物学家拜罗伊特创造了一个新的、模块化系统基因重组细菌,因此这些病原体转化为细胞工厂多功能磁nanoparticles-nanoparticles集成众多有用的属性和功能。 这些纳米粒子具有良好的生物相容性和优异的磁性，是生物技术和生物医学领域的潜在新材料。研究人员在《小型期刊》上描述了他们的发现。 从磁小体到多功能纳米颗粒 磁性细菌属于磁旋螺属，它们的游动行为与地球磁场一致。细胞内的磁性纳米颗粒被称为磁小体，它们以链状的方式排列，从而形成了细胞内的罗盘针。 每个磁小体包括一个磁性氧化铁核，它被一层膜包裹着。除了脂质外，这种膜还包括一系列不同的蛋白质。在拜罗伊特大学(University of Bayreuth)，微生物学家们有效地将具有生化活性的官能团与这些蛋白质结合起来。这些官能团来自不同的外来生物。 本研究中使用的技术始于涉及膜蛋白生物合成的细菌基因阶段。这些细菌基因与来自其他生物体的外源基因相连，这些外源基因调控各自功能蛋白的合成。 一旦这些基因被重新整合到基因组中，被重新编程的细菌就会产生磁小体来展示这些外来蛋白质。这些细菌被永久地固定在粒子的表面。 在分析中，膜蛋白与四个不同的功能基团(即外源蛋白)结合。这些官能团包括葡萄糖氧化酶，一种由霉菌产生的酶，它已经在生物技术上被使用，例如在糖尿病中作为“糖传感器”。 此外，一种由大肠杆菌产生的染料生成酶(其活性可以很容易地量化)和一种来自水母的绿色荧光蛋白被装载到磁小体的表面。来自lama(羊驼)的抗体片段代表第四官能团，它被用作多用途连接器。因此，这些细菌的基因编码具有所有这些特征，包括极好的磁小体磁化。 利用这一遗传策略，我们对细菌进行重新编程，使其产生磁小体，当受到紫外线照射时，磁小体会发出绿光，同时显示出新的生物催化功能。各种生化功能可以精确地安装在其表面。因此，活细菌的磁小体被转化成具有迷人功能和特性的多功能纳米颗粒。 德克·舒勒博士，贝罗伊特大学微生物系研究带头人和教授 舒勒博士继续说:“此外，当这些粒子从细菌中分离出来时，它们仍然保持着完整的功能——利用它们固有的磁性可以很容易地做到这一点。” 一个应用于生物医学和生物技术的基因工具箱 磁性小体的功能化当然不局限于拜罗伊特大学的微生物学家团队粘附在粒子表面的功能基团。相反，这些蛋白质可以毫不费力地被其他功能取代，从而提供了一个非常多用途的平台。 因此，基因重组为广谱工程磁小体表面铺平了道路。它为“遗传工具箱”提供了基础，帮助创建定制的磁性纳米颗粒，吸收不同的有用特性和功能。所有这些粒子的大小都在3-5纳米。 我们的基因工程方法是高度选择性和精确的，相比之下，例如，化学耦合技术没有那么有效和缺乏这种高度的控制。 Frank Mickoleit博士，研究第一作者和微生物学家，拜罗伊特大学 Mickoleit博士指出了这种新型生物材料的一个决定性的好处，“以前的研究表明，磁性纳米颗粒可能不会对细胞培养造成伤害。良好的生物相容性是粒子在生物医学中未来应用的重要前提，例如在磁成像技术中作为对比剂或在诊断中作为磁传感器。” “例如，在未来，类似的粒子可能有助于检测和摧毁肿瘤细胞。生物反应器系统是另一个应用领域。装备有微小催化剂的磁性纳米颗粒将非常适合这一目的，并使复杂的生化过程成为可能，”Mickoleit博士补充说。 对于在表面上显示不同官能团的纳米粒子具有巨大的应用潜力，特别是在生物技术和生物医学领域。 磁性细菌现在可以作为多功能纳米工具箱的平台，激发合成生物学领域的科学创造力。 它将启动进一步有趣的研究方法。 Clarissa Lanzloth B.Sc.，拜罗伊特大学微生物学家 Lanzloth在她在拜罗伊特大学的“生物化学和分子生物学”硕士学位论文的结稿中也参与了最新研究。
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  • 《磁性纳米颗粒或让器官冷冻长期保存成现实》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2017-03-29
    • 中国粉体网讯 “我们研发了一种给冷冻组织快速加温的独特技术，它不会损害组织细胞的活性。”明尼苏达大学生物医学工程和机械工程系教授约翰·碧绍夫接受科技日报记者采访时表示，这无疑克服了移植医学中的一个重大障碍，或使器官冷冻保存成为现实。 碧绍夫说，因无法在冰上保存超过4个小时，每年有超过60%的心脏和肺脏捐助器官被丢弃。 研究主要参与者之一、明尼苏达大学机械工程系和化学系博士后研究员高哲告诉记者，目前玻璃化（将生物性样本超级冷冻成玻璃样状态）是唯一可以长期保存组织的方法，可用来保存细胞等小的生物样品，如精子、卵子和脐带血等。 该方法虽可将器官超低温保存，但遗憾的是，在解冻过程中，器官组织会因冰晶的形成遭到损坏甚至碎裂，目前尚无可以有效长期保存器官的方法。 该团队将磁性纳米颗粒混入低温冷冻液，并通过施加外部电磁场给整个样本快速均匀加热。他们用冷冻的人皮细胞、部分猪心组织及大容量（多达50毫升）的猪动脉来测试这一技术，样品的活性和功能性均可以完全恢复。更重要的是，解冻之后，纳米颗粒可被彻底地从样本中洗脱。 尽管利用该技术可以给整个冷冻器官快速加温，但还需做进一步的优化处理，碧绍夫表示，该技术的应用前景非常乐观，目前，动物器官相关实验已在进行中，很有可能在7—10年内开始人类器官保存实验。此外，该技术还可用于向癌细胞发送令其致命的热脉冲来治疗癌症等。 这一研究成果日前发表在《科学·转化医学》杂志上。
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